Kadmiyum (Cd) Uygulamasının Bazı Tane Sorgum Çeşitlerinin Yem Kalite Özellikleri Üzerine Etkisinin Araştırılması
Özet
Bu araştırma, bazı tane sorgum (Sorghum bicolor L.) çeşitlerinde kadmiyum (Cd) uygulamasının (0, 25, 50, 75, 100, 125 mg kg-1)
yem kalite özelliklerine olan etkisini incelemek amacıyla sera koşullarında yürütülmüştür. Araştırmada; Batı Akdeniz Tarımsal Araştırma Enstitüsü’nden temin edilen üç farklı tane sorgum çeşidi (Akdarı, Beydarı ve Öğretmenoğlu) bitkisel materyal olarak kullanılmıştır. Deneme bölünmüş parseller deneme desenine (3 çeşit x 1 element x 6 doz x 3 tekerrür) göre kurulmuştur. 130 günlük büyüme periyodu sonunda bitkilerin tanelerinde; tanen oranı, ham protein oranı, yağ oranı, ADF (asit deterjanda çözünmeyen lif), NDF (nötral deterjanda çözünmeyen lif), SKM (sindirilebilir kuru madde), KMT (kuru madde tüketimi) oranları ve NYD (nispi yem değeri) incelenmiştir. Tanen, yağ, NDF (nötral deterjanda çözünmeyen lif), KMT (kuru madde tüketimi) oranları ve NYD (nispi yem değeri) (P<0.01); ham protein oranı, ADF (asit deterjanda çözünmeyen lif), SKM (sindirilebilir kuru madde) oranları (P<0.05) özelliklerinde çeşit x doz interaksiyonu istatistiki olarak farklı bulunmuştur. Tane sorgum çeşitleri uygulanan kadmiyum stresinden etkilenmiş ve doz artışına bağlı olarak yem kalite özelliklerinde değişimler gözlemlenmiştir.
Investigation of the Effect of Cadmium Application on Forage Quality Characteristics of Some Grain Sorghum Varieties
Abstract
This research was carried out under greenhouse conditions in order to examine the effect of cadmium (Cd) application (0, 25, 50, 75, 100, 125 mg kg-1) on forage quality characteristics in some
sorghum (Sorghum bicolor L.) varieties. In this study; Three different sorghum types obtained from BATEM were used as plant material (Akdari, Beydari ve Ogretmenoglu). The study has been completed according to the splite plot experimental design (3 varieties x 1 element x 6 doses x 3 replication). At the end of the growth period (130-day), tannin ratio, crude protein content ratio, oil ratio, ADF (acid detergent fiber), NDF (neutral detergent fiber), DDM (digestible dry matter), DMI (dry matter intake) and RFV (relative feed value) ratios were examined. According to the study, the properties of cadmium were examined in terms of variety x dose interaction; tannin content, oil content, NDF (neutral detergent fiber), DMC (dry matter consumption) and RFV (relative feed value) (P <0.01); protein ratio, ADF (acid detergent fiber), DDM (digestible dry matter) (P<0.05) were statistically significant differences. Grain sorghum varieties were affected by cadmium stress and changes in forage quality characteristics were observed depending on the dose increase.
*Hava Şeyma YILMAZ Orcid No:0000-0002-2670-401X **Kağan KÖKTEN
Orcid No: 0000-0001-5403-5629
*Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Kahramanmaraş (Sorumlu yazar) **Bingöl Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Tarla Bitkileri Bölümü, Bingöl seymayilmaz1652@gmail.com DOI https://doi.org/10.46291/ISPECJ ASvol4iss4pp773-790 Geliş Tarihi: 05/10/2020 Kabul Tarihi: 28/10/2020 Anahtar Kelimeler
Tane sorgum, kadmiyum, yem kalite özellikleri
Keywords
Grain sorghum, cadmium, forage quality characteristics
GİRİŞ
Sorgum (Sorghum bicolor (L.) Moench),
Gramineae (Poaceae) familyasında yer
alan bir bitkidir. Sorgum, dünyada 40.674.113 ha alandan 57.601.588 ton üretilmektedir (FAO, 2017). Dünyada üretilen sorgum bitkisinin %50’si insan beslenmesinde değerlendirilirken ABD’de hayvan beslenmesinde kullanılan oran %90'dır (Hamman ve ark., 2001). Sorgum, 25-31 °C sıcaklığa sahip, sıcak, tropikal, yarı kurak ve ılıman bölgelerde yetişir. Kuraklık durumunda, kök sisteminin kapsamlı olması ve yaprakları üzerindeki mumsu tabaka sayesinde bu stresi tolere
edebilir, bu koşullarda gelişimini
durdurabilir ve uygun şartlarda yeniden
büyümeye başlayabilir, geçici su
baskınlarına dayanabilir ve pH 5-8.5 seviyelerini tolere edebilir (Balole ve Legwaila, 2006). Sorgum bitkisinin değişik stres koşullarına gösterdiği değişim, hem tanelerinin kullanılması hem de silaj olarak değerlendirilmesi dünyanın değişen ve her geçen gün artan olumsuz koşullarında önem kazanmaktadır. Ağır metal terimi aslında
fiziksel özellik bakımından, 5 g/cm3’ten
daha fazla yoğunluğa sahip metaller için kullanılır. Kadmiyum, krom, demir, bakır, nikel, civa ve çinko olmak üzere 60’tan fazla metal mevcuttur (Kahvecioğlu ve ark.
2007). Ağır metallerin bitki dokularında birikmesi bitkilerin gelişimini vejetatif ve generatif yönden olumsuz etkiler (Gür ve ark. 2004; Dere, 2017; 2019). Ayrıca bu akümülasyon ürün ve verim değerlerini de olumsuz yönde etkiler (Long ve ark. 2002). Ağır metaller lipid peroksidasyonuna yol açarak membran yapısını ve işleyişini bozabilmektedirler (Luna ve ark. 1994). Ağır metallerden özellikle Cd, klorofil sentezinde görevli olan enzimleri inhibe ederek enzim aktivitesinin işleyişini bozabilir (Ouzounidou, 1995). Kadmiyum, insanların, bitkilerin ve hayvanların bütün biyolojik süreçlerini olumsuz etkileyen en ekotoksik metallerden biridir. (Kabata-Pendias, 2011). Kadmiyum toksisitesi, bazı mikro besin elementlerinin işleyişine olumsuz etki göstererek, fotosentez, terleme
ve CO2 fiksasyonunu etkiler ve hücre
zarlarının geçirgenliğini değiştirir (Prasad 2005). Bitkilerin kadmiyum içerikleri, Cd’nin insan ve hayvanlara ulaşması noktasında çok önemli olmaktadır. Bazı
bitki türlerinin yüksek Cd
konsantrasyonlarına toleransı ve/veya
adaptasyonu, sağlık açısından çok
önemlidir, bu yüzden bitkisel ürünlerde ve
yem bitkilerinde kadmiyum
konsantrasyonu yaygın olarak incelenmiştir
çalışmalarda daha çok ağır metallerin bitkilerde fizyolojik özelliklere, antioksidan
enzim aktvitesine ve dokulardaki
akümülasyonuna etkisi gibi çalışmalara yer verilmiş olup, ağır metallerin tane sorgumun yem kalite özelliklerine etkisinin araştırıldığı çok az çalışmanın olmasından dolayı, bu araştırma ile literatüre katkı
sağlanacağı öngörülmektedir. Bu
çalışmanın amacı, bazı tane sorgum
çeşitlerinin (Akdarı, Beydarı ve
Öğretmenoğlu) farklı dozlardaki Cd stresine karşı yem kalite ve özelliklerinde meydana gelen değişimleri belirlemektir.
MATERYAL ve YÖNTEM
Bu araştırma yazlık ürün yetiştirme
sezonunda (2017 yılında) KSÜ’de
(Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi)
Ziraat Fakültesine ait seralarda
yürütülmüştür. Bitkisel materyal olarak BATEM’den (Batı Akdeniz Tarımsal Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü) temin edilen Akdarı, Beydarı ve Öğretmenoğlu tane sorgum çeşitlerine ait tohumlar kullanılmıştır. Ticari olarak elde edilen
CdSO4 8/3H2O formumdaki kadmiyum
kullanılmıştır. Çalışma bölünmüş parseller deneme desenine göre 3 tekrarlamalı olarak yürütülmüştür. Kadmiyum dozları 0, 25, 50,
75, 100, 125 mg kg-1 olarak belirlenmiştir.
pH’sı 7.33, tuz oranı %0.1, kireç oranı
%0.71, organik madde oranı %0.6, toplam
Cd’si 1.98 mg kg-1 ve alınabilir Cd’si 0.126
mg kg-1 olan çalışma toprağı
Kahramanmaraş İli Avşar Kampüsü’nden temin edilmiştir.
Tane Sorgumların Yetiştirilmesi ve Kadmiyum Uygulaması
Toprak 4 mm çapındaki elekten elenip 10 kg hacmindeki saksılara doldurulmuştur. Gübre (20 kg N ve 10 kg P2O5 oranı ile)
kullanılan toprak miktarına göre
hesaplanarak saksılara verilmiştir. Her saksıya üç adet tohum ekimi yapılmış ve daha sonra sağlıklı olan fide bırakılarak seyreltme işlemi uygulanmıştır. Bitki 15-20 cm uzunluğuna geldiğinde Cd uygulaması yapılmıştır (10 kg toprak hacmine göre
belirlenen dozlar için hesaplama
yapılmıştır). Bitkilere günlük su ihtiyaçları tarla kapasitesine uygun olarak verilmiştir. 130 günlük büyüme periyodu sonunda hasat yapılmıştır.
Analizlerin yapılması
Sorgum taneleri salkımlardan ayrılmış 1 mm elek çapına sahip değirmende öğütülmüş ve analizlere hazır hale
getirilmiştir. Örneklerin, azot (N)
miktarlarının belirlenmesinde Kjeldahl metodundan yararlanılmıştır. Azot oranı 6.25 ile çarpılarak ham protein oranı hesaplanmıştır (AOAC, 1990). Asit
deterjanda çözünmeyen lif (ADF) ve nötral deterjanda çözünmeyen lif (NDF) oranları, ANKOM 200 Fiber Analyzer (ANKOM Technology Corp. Fairport, NY, USA) cihazı kullanılarak belirlenmiştir (Van Soest et al., 1991). Bulunan ADF ve NDF yardımıyla sindirilebilir kuru madde (SKM=88.9 - (0.779 x % ADF)), kuru madde tüketimi (KMT=120 / % NDF) oranları ve nispi yem değeri (NYD=(SKM x KMT) / 1.29) hesaplanmıştır (Morrison, 2003). Ham yağ analizi AOAC (1990)’da belirtilen yönteme ve tanen analizi Makkar et al. (1995) tarafından belirtilen yönteme göre yapılmıştır. Çalışma sonucunda bulguların istatistiksel analizleri SAS (SAS Inst., 1999) programından yararlanılarak, varyans analizine tabi tutulmuş ve elde
edilen sonuçlar LSD testi ile
karşılaştırılmıştır. Ayrıca tane sorgum çeşitleri ve Cd dozları temel bileşenler analizi (PCA)’ne tabi tutulmuştur (JMP).
BULGULAR ve TARTIŞMA
Kadmiyum (Cd) uygulamasının bazı tane sorgum çeşitlerinin yem kalite özellikleri üzerine etkisinin araştırıldığı bu çalışmada ham yağ, tanen, protein, asit
deterjanda çözünmeyen lif, nötral
deterjanda çözünmeyen lif, sindirilebilir kuru madde, kuru madde tüketimi oranları ve nispi yem değeri sonuçları Çizelge 1-8’de, incelenen özelliklere ait değişim grafikleri ise Şekil 1 ve Şekil 2’de verilmiştir. Çeşit x doz interaksiyonu istatistiki olarak tanen, yağ, NDF, KMT oranları ve NYD için %1 seviyesinde, ham protein, ADF, SKM oranları için %5 seviyesinde önemli bulunmuştur.
Şekil 1. Farklı Cd dozlarının, tane sorgum çeşitlerinin kondanse tanen, ham protein, ham yağ oranı ve adf’ye etkisine ait değişim grafiği
Şekil 2. Farklı Cd dozlarının, tane sorgum çeşitlerinin ndf, skm, kmt oranları ve nyd’ye etkisine ait değişim grafiği
Kondanse tanen oranlarında (Çizelge 1) en yüksek değeri Öğretmenoğlu çeşidi (%2.0) verirken, en düşük oranı Akdarı çeşidi (%0.11) göstermiş ve Beydarı çeşidi ise en yüksek ikinci kondanse tanen oranıyla (%1.68) Öğretmenoğlu çeşidini takip etmiştir. Cd dozlarının artması ile birlikte tanen oranları artış-azalış şeklinde bir değişim göstermiştir. En yüksek kondense
tanen oranına 25 mg kg-1 Cd uygulamasında
rastlanırken, en düşük kondense oranına
(%0.89) 75 mg kg-1 Cd uygulamasında
ulaşılmıştır. Çeşit x doz interaksiyonunda
ise en yüksek kondanse tanen oranını
(%3.04) 125 mg kg-1 Cd dozu ile Beydarı
çeşidi, en düşük kondanse tanen oranını ise Akdarı çeşidinin tüm dozları göstermiştir. Kadmiyum stresi karşısında tane sorgum çeşitlerindeki tanen oranları değişim göstermiştir. Tanen, fenolik bir bileşiktir (Basit fenoller, kumarin, lignin, lignan, kondanse ve hidrolize edilebilir tanenler ve flavonoidler fenolik bileşikleri ifade eder (Khoddami ve ark. 2013) ve fenolik bileşiklerin stres durumunda davranışı ile ilgili araştırmalar yapılmıştır.
Çizelge 1. Farklı Cd dozlarının, tane sorgum çeşitlerinin kondanse tanen oranlarına (%) etkisine ait
ortalamalar
Dozlar (mg kg-1)
Çeşitler
Akdarı Beydarı Öğretmenoğlu Ortalama
0 0.08±00 H** 1.3±0.07 E-G 2.04±0.49 CD 1.14 bc** 25 0.11±0.02 H 2.02±0.08 D 2.63±0.37 B 1.59 a 50 0.11±0.01 H 1.13±0.13 G 2.24±0.25 CD 1.16 bc 75 0.09±0.01 H 1.05±0.07 G 1.54±0.22 EF 0.89 c 100 0.08±0.01 H 1.58±0.43 E 2.38±0.29 BC 1.35 ab 125 0.16±0.02 H 3.04±0.08 A 1.2±0.22 FG 1.47 a Ortalama 0.11 c** 1.68 b 2.00 a
**: %1, *: %5 önemli. Büyük harfler interaksiyon gruplarını, küçük harfler ortalama gruplarını ifade etmektedir.
Patojen ve böcek zararları, yaralama ve UV gibi ekolojik ve fizyolojik streslere yanıt olarak düşünülmektedir (Khoddami ve ark. 2013). Spesifik yapılan çalışmalarda fenolik asitler Cd ve Ni alımından önemli ölçüde etkilenebilmektedir (Kováčik ve ark. 2011). Phenylalanine Amonyum Liyaz (PAL), bitkilerde fenollerin sentezindeki önemli enzimdir (Kováčik ve Klejdus 2008). PAL’in sentezlenemediği koşullarda tanen oranı düşüş göstermiş olabilir. Jiang ve ark. (2017) de çalışmalarında kadmiyum stresinin bitkide fenolik bileşen üretimini arttırdığını, fakat yüksek seviyelerdeki Cd dozlarının fenollerin üretimini inhibe ettiğini bildirmişlerdir. Jiang ve ark. (2017)
bitkilerin dokularında polifenollerin
üretiminin artmasını, ağır metallerin varlığı,
yüksek tuzluluk stresi, aşırı sıcaklıklar gibi durumlarda, bitkilerin ortamlarına uyum sağlama stratejisi olarak geliştirmesi ile açıklamışlardır. Çeşitlerinin ham protein oranları (Çizelge 2) %12.85 ile %15.14 aralığında değişim göstermiştir. En yüksek oran Akdarı çeşidinde, en düşük oran Öğretmenoğlu çeşidinde belirlenmiştir. Cd seviyelerinin artması sonucu ham protein
oranlarında anlamlı bir değişiklik
belirlenmemiştir ve değerler %13.36-%14.48 aralığında değişmiştir. Çeşit x doz interaksiyonunda ise, en yüksek ham
protein oranı (%15.79) 75 mg kg-1 Cd
uygulamasında Akdarı çeşidinde, en düşük oran (%10.4) Öğretmenoğlu çeşidinde kontrol bitkilerinde belirlenmiştir.
Çizelge 2. Farklı Cd dozlarının, tane sorgum çeşitlerinin ham protein oranlarına (%) etkisine ait
ortalamalar
Dozlar (mg kg-1)
Çeşitler
Akdarı Beydarı Öğretmenoğlu Ortalama
0 15.60±0.55 A* 14.07±3.45 A-E 10.4±2.49 F 13.36 25 14.94±0.34 AB 14.9±0.24 AB 13.61±0.41 B-E 14.48 50 15.06±0.53 AB 13.93±0.09 A-E 14.19±0.21 A-D 14.39 75 15.79±0.45 A 12.82±0.21 C-E 13.93±0.19 A-E 14.18 100 14.68±0.46 A-C 14.09±0.21A-E 12.38±0.42 E 13.71 125 14.76±0.5 AB 13.24±1.25 B-E 12.58±0.63 DE 13.53 Ortalama 15.14 a** 13.84 ab 12.85 b
** %1, * %5 önemli. Büyük harfler interaksiyon gruplarını, küçük harfler ortalama gruplarını ifade etmektedir.
Cd seviyelerinin yükselmesi tanede protein oranının istatistiki olarak değişimine neden olmamıştır ancak çeşit x doz interaksiyonu
%5 önem seviyesinde değişmiştir.
Çeşitlerde farklı seviyelerdeki Cd
uygulamalarında artış ve azalmalar
meydana gelmiştir. Sheoran ve ark. (1990) kadmiyumun bitkide azot ve karbonhidrat
metabolizmalarını değiştirdiğini
belirtmişlerdir. Raineri ve ark. (1989) farklı bitki türlerinin, ağır metal ve UV ışın stresine karşı özel bazı proteinler ürettiğini ve bitki bünyesinde protein oranını yükselttiğini belirtmişlerdir. Buna ek olarak Öktüren Asri ve Sönmez (2006), ortamda Cd konsantrasyonunun artmasıyla bitkinin
klorofil metabolizmasının olumsuz
etkilendiğini ve azot kullanımında görevli
olan enzimlerden NO2- redüktaz ile NO3
-redüktazın işlevlerini bozarak bitkinin azot
kullanımını negatif etkilediğini
belirtmişlerdir. Çalışmada protein oranının bazı dozlarda artış bazı dozlarda azalma göstermesi, kadmiyum mevcudiyetinin azot metabolizmasını bozma durumunda azalış, farklı stres kaynaklı koşullarda bitkinin özel bazı proteinler üreterek, bu oranın artmasını
açıklayan durumlar olduğu
düşünülmektedir. Çeşitlerin ham yağ oranları Çizelge 3’te gösterilmiştir. En yüksek ham yağ oranı (%3,69) Beydarı çeşidinde, en düşük oran (%2.17) Akdarı çeşidinde görülmüştür. Artan kadmiyum seviyeleri ile ham yağ oranlarında artış-azalış şeklinde eğilim gözlemlenmiştir. En
yüksek ham yağ oranı (%4.58) 125 mg kg-1
Cd uygulamasında, en düşük ham yağ oranı
(%1.99) 75 mg kg-1 Cd uygulamasında
belirlenmiştir. Çeşit x doz interaksiyonunda en yüksek ham yağ oranı (%5.96) 125 mg
kg-1 Cd uygulamasında Beydarı çeşidinde
ölçülürken, en düşük oran (%1.53) Akdarı
çeşidinde 25 mg kg-1 Cd uygulamasında
ölçülmüştür.
Çizelge 3. Farklı Cd dozlarının, tane sorgum çeşitlerinin ham yağ oranlarına (%) etkisine ait ortalamalar
Dozlar (mg kg-1)
Çeşitler
Akdarı Beydarı Öğretmenoğlu Ortalama
0 2.78±0.19 D** 2.38±0.20 D-F 2.16±0.31 E-H 2.44 c** 25 1.53±0.14 I 5.13±0.08 B 2.37±0.13 D-G 3.01 b 50 1.61±0.13 HI 4.23±0.07 C 2.43±0.39 D-F 2.76 bc 75 2.03±0.07 F-I 1.83±0.18 G-I 2.1±0.2 F-H 1.99 d 100 2.7±0.2 DE 2.57±0.23 D-F 2.63±0.17 DE 2.63 bc 125 2.37±0.55 D-G 5.96±0.07 A 5.4±1 B 4.58 a Ortalama 2.17 c** 3.69 a 2.85 b
** %1 önemli. Büyük harfler interaksiyon gruplarını, küçük harfler ortalama gruplarını ifade etmektedir
Cd seviyelerinin yükselmesi tane sorgum çeşitlerinin yağ oranlarında değişime neden olmuştur. Doz artışlarına paralel bir artış ham yağ oranında belirlenememiştir. Graham ve Patterson (1982) çeşitli bitkilerin stres durumlarında doymuş yağ asidi ve doymamış yağ asidi oranlarının değişebileceğini bildirmişlerdir. Yoshida ve
ark. (1979) bitkinin yaşadığı stres
koşullarında hücre zarı lipidlerinin
bozulduğunu ve daha sonra membran stabilitesinin değişmesi ile birlikte iyonların ve sıvıların hücre dışına sızması sonucunda doymamış yağ asidi miktarında bir artış görüldüğünü belirtmişlerdir. Çizelge 4’te çeşitlerin Cd dozlarına bağlı olarak değişen ADF oranları gösterilmiştir. En yüksek
ADF oranı Beydarı çeşidinde (%10.99), en düşük ADF oranı ise Akdarı çeşidinde (%9.19) belirlenmiştir. Cd seviyelerinin yükselmesi ile birlikte ADF oranı artış-azalış-artış şeklinde bir dalgalanma
göstermiştir. 25 mg kg-1 Cd uygulamasında
en yüksek ADF oranı (%11.18) görülürken,
100 mg kg-1 Cd uygulamasında en düşük
ADF oranı (%9.7) görülmüştür. Çeşit x doz interaksiyonu için en yüksek ADF oranı
(%12.85) 25 mg kg-1 Cd uygulamasında
Beydarı çeşidinde, en düşük oran (%8.91)
50 mg kg-1 Cd uygulamasında Akdarı
çeşidinde görülmüştür. ADF yapısal karbonhidratlar içerisine giren selüloz ve ligninden oluşur (Anonim, 2011).
Çizelge 4. Farklı Cd dozlarının, tane sorgum çeşitlerinin ADF oranlarına (%) etkisine ait ortalamalar
Dozlar (mg kg-1)
Çeşitler
Akdarı Beydarı Öğretmenoğlu Ortalama
0 8.92±0.74 HI* 11.12±2.31 B-E 9.5±0.99 F-I 9.85 bc** 25 9.15±0.37 G-I 12.85±1.09 A 11.53±0.13 B-D 11.18 a 50 8.91±0.66 I 10.92±0.2 B-E 10.34±0.37 D-G 10.06 bc 75 9.99±0.09 E-I 10.6±0.7 C-F 11.64±0.4 A-C 10.74 ab 100 8.97±0.07 HI 9.95±0.17 E-I 10.17±0.5 E-H 9.70 c 125 9.22±0.22 G-I 10.5±0.5 C-F 11.92±0.15 AB 10.55 abc Ortalama 9.19 b** 10.99 a 10.85 a
**: %1, *: %5 önemli. Büyük harfler interaksiyon gruplarını, küçük harfler ortalama gruplarını ifade etmektedir
Cd uygulaması tanede ADF oranları üzerinde artış-azalış-artış şeklinde etki etmiştir. Vatehova ve ark. (2016) yaptıkları çalışmada iki hibrid mısırı Cd toksisitesine maruz bırakmış ve hücre duvarı polisakarit yapısındaki değişimlerin ve bunların lignin ve selüloz ile olan oranlarının, mısır çeşitlerinin Cd’ye karşı tolerans ya da savunmada yer alabildiğini belirtmişlerdir.
Ayrıca iki çeşitteki Ca+2
konsantrasyonunun ve beraberinde selüloz
oranının, hücre duvarında yer alan Ca+2’nın
Cd+2 ile yer değiştirmesi sebebiyle
azaldığını ve lignin oranının arttığını bildirmişlerdir. Ağır metal stresi bitkilerde lignifikasyonu arttırabilir (Tester ve Leigh 2001; Verma ve Dubey 2003). Çalışmada çeşitlerin ortalamasında elde edilen sonuç,
Kaplan ve Kızılşimşek (2012)’in
değerlerinden Akdarı çeşidi için daha
düşük, Beydarı için daha yüksek ve
Öğretmenoğlu çeşidi için benzerlik
göstermiştir. Çizelge 5’te çeşitlerin Cd dozlarına bağlı olarak değişen NDF oranları gösterilmiştir. NDF oranları %21.46 - %27.22 aralığında değişmiştir. En yüksek orana sahip çeşit Akdarı olurken, en düşük orana sahip çeşit ise Öğretmenoğlu olmuştur. Cd seviyelerinin yükselmesi ile ters orantılı şekilde NDF oranlarında düşüş belirlenmiştir. En yüksek NDF oranı
kontrol ve 25 mg kg-1 Cd uygulamalarında,
en düşük NDF oranı 100 ve 125 mg kg-1 Cd
uygulamalarında görülmüştür.
İnteraksiyonlarda ise en yüksek NDF oranını (%32.02) kontrol uygulamasında Akdarı çeşidi gösterirken, en düşük oranı
(%16.97) 100 mg kg-1 Cd uygulamasında
Çizelge 5. Farklı Cd dozlarının, tane sorgum çeşitlerinin NDF oranlarına (%) etkisine ait ortalamalar
Dozlar (mg kg-1)
Çeşitler
Akdarı Beydarı Öğretmenoğlu Ortalama
0 32.02±0.92 A** 21.45±0.83 G 24.54±2.91 DE 26.00 a** 25 27.17±0.86 C 29.49±0.52 B 23.28±0.28 EF 26.65 a 50 26.9±0.72 C 22.15±0.17 FG 22.2±0.31 FG 23.75 b 75 25.75±0.86 CD 23.8±0.22 E 21.91±0.12 FG 23.82 b 100 26.93±0.12 C 21.62±0.6 G 16.97±0.14 I 21.84 c 125 24.54±0.45 DE 21.07±1.22 GH 19.85±0.15 H 21.82 c Ortalama 27.22 a** 23.26 b 21.46 c
**: %1 önemli. Büyük harfler interaksiyon gruplarını, küçük harfler ortalama gruplarını ifade etmektedir.
NDF, hemiselüloz, selüloz ve ligninden meydana gelir ve toplam hücre duvarını
ifade eder (Anonim, 2011). Cd
uygulamalarında artan seviyelerle birlikte
ortalamada NDF oranlarında düşüş
meydana gelmiş interaksiyonlarda ise değişimler gözlemlenmiştir. Bu değişimlere Cd elementi hücre duvarı bileşenleri üzerinde etki göstererek sebep olmuş olabilir. Pavliková ve ark. (2002) ıspanakta Cd konsantrasyonunun çeşitli polipeptitler ve fitoşelatinlerle ilişkili olduğunu, hücre duvarı ve hücre iskeleti yapısını etkilediğini belirtmişlerdir. Vatehova ve ark. (2016)
hücre duvarında yer alan Ca+2 miktarının,
bir katyon olan Ca+2 ile yine bir katyon olan
Cd’nin yer değişimi sebebiyle azaldığını, bununla birlikte selüloz oranının düşüp lignin oranının artması ile bu durumun devam ettiğini belirtmiştir. Çalışma
sonuçlarında çeşitlerin ortalamalarından elde edilen sonuçlar; Kaplan ve Kızılşimşek (2012)’in değerlerinden Akdarı çeşidi daha yüksek, Beydarı çeşidi daha düşük ve
Öğretmenoğlu çeşidinin benzerlik
gösterdiği belirlenmiştir. Tane sorgum çeşitlerinin SKM oranlarına bakıldığında, en düşük oranı ilk olarak Beydarı çeşidi (%80.34) ve ikinci olarak Öğretmenoğlu çeşidi (%80.45) aynı ortalama grubunu oluşturarak göstermiştir. En yüksek oranı ise Akdarı çeşidi (%81.74) göstererek ikinci ortalama grubunu oluşturmuştur. SKM oranlarında Cd uygulamaları ile meydana gelen azalış-artış şeklindeki değişim Çizelge 6’da gösterilmiştir. En yüksek
SKM oranı (%81.35) 100 mg kg-1 Cd
seviyesinde görülürken, en düşük SKM
oranı (%80.19) 25 mg kg-1 Cd seviyesinde
interaksiyonuna ait en yüksek oran
(%81.96) 50 mg kg-1 Cd uygulamasında
Akdarı çeşidinde, en düşük oran (%78.89)
25 mg kg-1 Cd uygulamasında Beydarı
çeşidinde belirlenmiştir.
Çizelge 6. Farklı Cd dozlarının, tane sorgum çeşitlerinin SKM oranlarına (%) etkisine ait ortalamalar
Dozlar (mg kg-1)
Çeşitler
Akdarı Beydarı Öğretmenoğlu Ortalama
0 81.95±0.58 AB* 80.23±1.8 E-H 81.5±0.77 A-D 81.22 ab** 25 81.77±0.29 A-C 78.89±0.85 I 79.92±0.1 F-H 80.19 c 50 81.96±0.51 A 80.39±0.15 E-H 80.84±0.29 C-F 81.06 ab 75 81.12±0.07 A-E 80.65±0.55 D-G 79.84±0.31 G-I 80.53 bc 100 81.91±0.06 AB 81.15±0.14 A-E 80.98±0.39 B-E 81.35 a 125 81.72±0.17 A-C 80.72±0.39 D-G 79.62±0.12 HI 80.68 abc Ortalama 81.74 a** 80.34 b 80.45 b
**: %1, *: %5 önemli. Büyük harfler interaksiyon gruplarını, küçük harfler ortalama gruplarını ifade etmektedir.
SKM, ADF değerinin belirlenmesiyle ulaşılabilen bir değerdir. ADF oranının düşük olması SKM oranının yüksek olmasına sebep olur. SKM oranının yüksek olması da NYD değerinin ve yem kalitesinin yüksek olması anlamına gelir.
Çalışmada SKM değerleri ADF
değerlerinin doğrultusunda dalgalı bir değişim izlemiştir; bu hücre duvarı
bileşenlerinin strese verdiği farklı
tepkilerden kaynaklı olabilir. Cd yoğunluğu glutatyon oligomerleri ile ilişkilidir ve hücre duvarı ve hücre bileşenlerini etkiler (Pavliková ve ark. 2002). KMT oranlarına ait değerler Çizelge 7’de gösterilmiştir.
Çeşitlerde en yüksek oranı (%5.68) Öğretmenoğlu oluştururken, en düşük oranı (%4.44) Akdarı çeşidi oluşturmuştur. Uygulanan Cd seviyelerinin artması ile doğru orantılı şekilde KMT oranları da artış göstermiştir. En yüksek KMT oranını 100
ve 125 mg kg-1 Cd uygulaması gösterirken,
en düşük KMT oranını aynı ortalama
grubunda yer alan kontrol ve 25 mg kg-1 Cd
uygulamaları göstermiştir. Çeşit x doz interaksiyonunda ise en yüksek KMT
oranını (%7.07) 100 mg kg-1 Cd
uygulamasında Öğretmenoğlu çeşidinde, en düşük oran (%3.75) Akdarı çeşidinde kontrol uygulamasında görülmüştür.
Çizelge 7. Farklı Cd dozlarının, tane sorgum çeşitlerinin KMT oranlarına (%) etkisine ait ortalamalar Dozlar
(mg kg-1)
Çeşitler
Akdarı Beydarı Öğretmenoğlu Ortalama
0 3.75±0.11 H** 5.6±0.21 C 4.94±0.6 EF 4.76 c** 25 4.42±0.14 G 4.07±0.07 H 5.16±0.06 DE 4.55 c 50 4.46±0.12 G 5.42±0.04 CD 5.41±0.08 CD 5.10 b 75 4.66±0.16 FG 5.04±0.05 E 5.48±0.03 CD 5.06 b 100 4.46±0.02 G 5.55±0.15 C 7.07±0.06 A 5.69 a 125 4.89±0.09 EF 5.71±0.33 C 6.05±0.05 B 5.55 a Ortalama 4.44 c** 5.23 b 5.68 a
**: %1, *: %5 önemli. Büyük harfler interaksiyon gruplarını, küçük harfler ortalama gruplarını ifade etmektedir.
KMT değerinin hesaplanmasında NDF değeri kullanılır. NDF oranının düşüklüğü
KMT oranının yüksekliğine neden
olmaktadır, KMT oranının yüksek olması da NYD değerinin ve yem kalitesinin yüksek olması anlamına gelir. Çalışmada
KMT değerleri NDF değerleri
doğrultusunda dalgalı bir değişim
göstermiştir. Hücrede Cd yoğunluğu daha önce de belirtildiği gibi hücre duvarı yapısını etkilemektedir (Pavliková ve ark. 2002). Hücre duvarı bileşenleri ve bunlar
arasındaki değişimin (lignin/selüloz
oranlarının) kadmiyum stresine karşı
savunmada yer aldığı belirtilmiştir
(Vatehova ve ark. 2016). Hücrede pektinin fazla esterleşme göstermesi hücre duvarına
daha fazla Cd+2 bağlamasına yol açmaktadır
(Lozano- Rodriguez ve ark. 1997). NYD’ye ait değerler Çizelge 8’de gösterilmiştir. En yüksek değeri (354.36) Öğretmenoğlu çeşidi en düşük değeri (281.31) ise Akdarı
çeşidi göstermiştir. Uygulanan Cd
dozlarının artması ile nispi yem değerinde
azalış- artış şeklinde değişim
gözlemlenmiştir. En yüksek NYD’yi 100 ve
125 mg kg-1 Cd uygulamaları gösterirken,
en düşük NYD’yi 25 mg kg-1 Cd
uygulaması göstermiştir. Çeşit x doz interaksiyonunda ise en yüksek NYD
(443.81) 100 mg kg-1 Cd uygulamasında
Öğretmenoğlu çeşidinde, en düşük değer
(238.18) Akdarı çeşidinde kontrol
Çizelge 8. Farklı Cd dozlarının, tane sorgum çeşitlerinin nispi yem değerine etkisine ait ortalamalar
Dozlar (mg kg-1)
Çeşitler
Akdarı Beydarı Öğretmenoğlu Ortalama
0 238.18±5.23 H** 348.36±17.32 C 311.98±38.84 EF 299.51 c** 25 280.14±7.84 G 248.87±1.72 H 319.4±3.42 DE 282.80 d 50 283.63±9.4 G 337.71±1.88 CD 338.86±5.91 CD 320.06 b 75 293.21±9.55 FG 315.15±0.72 E 338.93±0.49 CD 315.77 bc 100 282.93±1.47 G 349.39±10.32 C 443.81±1.6 A 358.71 a 125 309.78±5.04 EF 357.17±22.5 BC 373.18±3.36 B 346.71 a Ortalama 281.31 c** 326.11 b 354.36 a
**: %1, *: %5 önemli. Büyük harfler interaksiyon gruplarını, küçük harfler ortalama gruplarını ifade etmektedir.
Hayvanların yem tüketimine olan
davranışları, yemlerin sindirilme derecesi
ve hayvanlar tarafından ürüne
dönüştürülmesi, yemin kalitesine bağlıdır (Van Soest 1994). NYD (Nispi Yem Değeri) terimi ilk olarak ABD’de yonca için bulunan ve zamanla farklı yemler için de başvurulan bir değerdir (Relative Feed Value, RFV) ve yemlerin besleme değerini ölçmede kullanılmaktadır (Ball ve ark.
1996). NYD hesaplanırken tam
çiçeklenmedeki yoncanın (kuru otun içerdiği) %41 ADF ve %53 NDF hesaba katılarak 100 değeri baz alınır. Nispi Yem Değeri 100’ün altına düşerse yem kalitesi azalır, artarsa kalite yükselir, NYD = % SKM x % KMT x 0.775 şeklinde hesaplanır (Redfearn ve ark. 2006). Çalışmada
çeşitlerin ortalamalarına ait sonuçlarda, Kaplan ve Kızılşimşek (2012)’in elde ettiği değerlerden Akdarı çeşidi daha düşük,
Beydarı çeşidi daha yüksek ve
Öğretmenoğlu çeşidinin benzerlik
gösterdiği belirlenmiştir. Buna ek olarak bitkiler aldıkları fazla iz elementleri hücre duvarında/metabolik aktivitelerinin daha az olduğu bölgelerde biriktirebilirler. Farklı ağır metallerin bitki hücre duvarında birikebildiği belirtilmektedir (Wang ve ark. 2003). Bu birikimin hücre duvarında olması, hücre duvarı birleşenlerini meydana getiren ADF ve NDF oranlarını da negatif yönde etkileyebilmektedir (Verklaij ve Schat 1990). Çalışmada bazı yem kalite özellikleri arasındaki ilişkiye ait biplot grafiği Şekil 3’te verilmiştir.
Şekil 3. Tane sorgum çeşitlerinde cd dozları ile incelenen özellikler arası ilişkilere ait biplot grafiği
Biplot grafiği, incelenen özellikler
arasındaki ilişkiyi görsel açıdan
değerlendirmek için oluşturulmaktadır ve
açı, aralarında olumlu ve yüksek
korelasyona sahip özellikler için
daralmakta, bu özellikler birbirlerine yakın bölgelerde yer almaktadır (Akçura, 2011). İncelenen özelliklerden ham yağ ile ADF, ham protein ile NDF arasında, NYD ve KMT arasında olumlu ve önemli korelasyonlar gözlemlenmiştir (Şekil 3). Ayrıca, ADF ve tanen arasında olumlu ve önemli korelasyon belirlenmiştir. SKM ile ham yağ ve ADF arasında; NDF ile KMT ve NDF arasında olumsuz ve önemli korelasyonlar görülmüştür. Kökten ve ark. (2017), silajlık mısır çeşitlerinin yem kalite
özelliklerini biplot analizi ile
değerlendirdikleri çalışmada elde ettikleri sonuçlar içerisinde bulunan KMT ve NYD arasında olumlu ve önemli, SKM ve ADF ile KMT ve NDF arasında olumsuz ve önemli ilişkiler bu çalışmadaki biplot analizi sonucunda yer alan bu özellikler ile paralellik göstermektedir.
SONUÇ ve ÖNERİLER
Yem kalite özellikleri bakımından tüm çeşitlerde Cd stresi altında dalgalı bir değişim gözlemlenmiştir. Bu değişimin sebebi, analizlerde tanelerinin kullanılması doğrultusunda bitkinin kadmiyumu taneye taşımada gösterdiği farklılığın olduğu düşünülmektedir. Ayrıca çalışma sera şartlarında gerçekleştiği için kadmiyum stresi ile birlikte bitkilerin sıcaklık gibi farklı streslere de maruz kalması yem kalite
parametrelerinde değişime neden olmuş olabilir. Kadmiyum gibi ağır metallerin stresinde bitkilerin yem kalite özelliklerinin hangi yönde değiştiğini gözlemlemek için çalışmaların arazi şartlarında (kadmiyum ya da diğer metaller ile bulaşık alanlarda) denenerek değerlendirilmesi daha uygun olacaktır.
TEŞEKKÜR
Bu çalışma, Bingöl Üniversitesi, Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinasyon Birimi BAP-ZF.2017.00.008 No’lu Projesi
ile desteklenmiş ve Hava Şeyma
YILMAZ’ın doktora tezinden
hazırlanmıştır.
KAYNAKÇA
Akçura, M 2011. The relationships of some traits in Turkish winter bread wheat landraces. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 35(2): 115-125.
Anonim, 2011. Quality assurance for
animal feed analysis laboratories.
http://www.fao.org/3/i2441e/i2441e00.pdf (Erişim Tarihi: 07.07.2019)
AOAC, 1990. Official method of analysis. 15th. edn. Association of Official Analytical Chemist, Washington, DC. USA Ball DM, Hoveland CS, Lacefield GD (1996) Forage Quality. In: Southern Forages (2nd edition). 124-132. Potash &
Phosphate Institute and Foundation for Agronomic Research, Norcross, GA
Balole, T.V., Legwaila, GM. 2006
Sorghum bicolor (L.) Moench. Record from
PROTA4U
FAO. 2017. Food and Agriculture Organization of the United Nations. www.fao.com (Erişim Tarihi 13.03.2019)
Graham, D., Patterson, B.D. 1982.
Response of plants to low nonfreezing temperatures: Proteins, metabolism, and acclimation, Annual Review of Plant Physiology (33): 347-372
Gür, N., Topdemir, A., Munzuroğlu, Ö., Çobanoğlu, D. 2004. Ağır metal iyonlarının (Cu+2, Pb+2, Hg+2, Cd+2) Clivia sp. bitkisi polenlerinin çimlenmesi ve tüp büyümesi üzerine etkileri. F.Ü. Fen ve Matematik Bilimleri Dergisi 16(2): 177-182
Hamman, L., Dhuyvetter, KC., Boland, M. 2001. Economic issues with grain
sorghum (MF-2513) Kansas State
University Agricultural Experiment Station
and Cooperative Extension Service
JMP®,Version 15.1.SAS Institute Inc., Cary, NC. 1989-2020.
Jiang, S., Wenga, B., Liua, T., Sua, Y., Liua, J., Lua, H., Yana, C. 2017. Response of phenolic metabolism to cadmium and phenanthrene and its influence on pollutant
translocations in the mangrove plant
Aegiceras corniculatum (L.) Blanco (Ac)
Ecotoxicology and Environmental Safety (141): 290–297
Kabata-Pendias, A. 2011. Trace elements in soils and plants, 4th edn. CRC Press, Boca Raton
Kahvecioğlu, Ö., Kartal, G., Güven, A., Timur, S. 2007. Metallerin Çevresel Etkileri –I. https://metalurji.org.tr/dergi/dergi136 /d136_4753.pdf (erişim tarihi: 29.01.2019)
Kaplan, M., Kızılşimşek, M. 2012. Farklı tane sorgum (Sorghum bicolor L.) hat ve
çeşitlerinin besleme değerlerinin
belirlenmesi. Erciyes Üniversitesi Fen
Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri
Dergisi 28(1): 11-14
Kováčik, J., Klejdus, B. 2008. Dynamics of phenolic acids and lignin accumulation in metal-treated Matricaria chamomilla roots. Plant Cell Rep. 27(3): 605–615
Kováčik, J., Klejdus, B., Hedbavny, J., Zoń, J. 2011. Significance of phenols in cadmium and nickel uptake. Journal of Plant Physiology 168(6): 576–584
Kökten, K., Kaplan, M., Akçura, M. 2017. Farklı çevrelerde yetiştirilen silajlık mısır çeşitlerinin kuru ot verimi ile bazı kalite özellikleri arasındaki ilişkilerinin
çeşit özellik biplot analizi ile
değerlendirilmesi. Kahramanmaraş Sütçü
İmam Üniversitesi Tarım ve Doğa Dergisi, 20 (özel sayı): 46-51
Long, XX., Yang, XE., Ni, WZ. 2002.
Current status and perspective on
phytoremediation of heavy metal polluted soils. Journal of Applied Ecology 13: 757-762
Lozano-Rodriguez, E., Hernandez, LE., Bonay, P., Carpena-Ruiz, RO. 1997. Distribution of cadmium in shoot and root tissues1. J Exp Bot 48: 123–128
Luna, CM., Gonzalez, CA., Trippi, VS. 1994. Oxidative damage caused by excess of copper in oat leaves. Plant Cell Physiology 35: 11-15
Makkar, HPS., Blümmel, M., Becker, K. 1995. Formation of complexes between polyvinylpolypyrrolidone or polyethylene glycols and tannins and their ımplication in gas production and true digestibility ın vitro techniques. British Journal Of Nutrition 73: 897-913
Morrison, JA. 2003. Hay and pasture management. chapter 8. extension educator, crop systems rockford extension center.
Ouzounidou, G. 1995. Cu-ions mediated changes in growth, chlorophyll and other ion contents in a Cu-tolerant Koeleria splendens. Biologia Plantarum 37: 71-79
Öktüren-Asri, F., Sönmez, S. 2006. Ağır metal toksisitesinin bitki metabolizması
üzerine etkileri. Akdeniz Üniversitesi Toprak Bölümü, s.10, Antalya
Pavliková, D., Pavlik, M., Vašicˇkova,
S., Szakova, J., Tlustos, P., Vokac, K., Balik, J. 2002. The effect of soil properties on cadmium bonds to organic substances of spinach biomass. Appl. Organometal. Chem. 16: 187–191
Prasad, MNV. 2005. Cadmium toxicity
and tolerance in vascular plants.
Environmental and Experimental Botany 35: 525–545
Raineri, A., Bernardi, P., Lanese, Ri., Soldatini, GF. 1989. Change in free amino acid content and protein pattern of maize seedling under water sterss. Environmental and Experimental Botany 29(3): 351-357
Redfearn, D., Zhang, H., Caddel, J.
2006. Forage quality interpretations.
Oklahoma Cooperative Extension Service F-2117.http://pods.dasnr.okstate.edu
(Erişim Tarihi: 02.08.2019)
SAS, 1999. SAS User’s Guide: Statistic. Statistical Analysis Systems Institute Inc., Cary, NC
Sheoran, IS., Singal, HR., Singh, R. 1990. Effect of cadmium and nickel on photosynthesis and enyzmes of the photosynthetic carbon reduction cycle in
pigeon pea (Cajanus cajan L.).
Photosynthesis Research 23: 345-351
Dere, 2017. The effect of lead pollution on agricultural production and human
health. International conference on
agriculture forest, food, sciences and Technologies, 15-17 May.
Dere, 2019. Kurşun kirliliğinin tarımsal üretime etkileri. EJONS ınternational journal on mathematic, engineering and natural sciences, 12(3): 108-118.
Tester, M., Leigh, RA. 2001.
Partitioning of Nutrient Transport Processes in Roots. Journal of Experimental Botany 52: 445-457
Van Soest, PJ. 1994. Nutritional Ecology of the Ruminant (2nd Ed.). s. 528. Cornell University Press. Ithaca, N.Y
Van Soest, PJ., Robertson, JB., Lewis, BA. 1991. Method for Dietary Fiber, Neutral Detergent Fiber, and Nostarch Polysaccharides in Relation to Animal Nutrition. J. Dairy Sci.74: 3583-3597 metodundan modifiye edilmiştir
Vatehova, Z., Malovíkova, A.,
Kollarova, K., Kucerova, D., Liskov, D. 2016. Impact of cadmium stress on two maize hybrids. Plant Physiology and Biochemistry 108: 90-98
Verklaij, JAC., Schat, H. 1990. In:
Heavy Metal Tolerance in Plants:
Evolutuonary Aspects, Ed:A.J. Shaw, p:179-193, CRC Press, Boca Raton
Verma, S., Dubey, RS. 2003. Lead Toxicity Induces Lipid Peroxidation and Alters the Activities of Antioxidant Enzymes in Growing Rice Plants. Plant Science 164: 645-655
Wang, WS., Shan, XQ., Wen, B., Zhang, SZ. 2003. Relationship between the extractable metals from soils and metals takep up by maize roots and shoots. Chemosphere 53: 523-530
Yoshida, S., Niki, T., Sakai, A. 1979. Possible involvement of the tonoplast lesione in chilling injury of cultured plant cells. Low Temperature in Crop Plants. J. M. Lyons, Graham, D. ve Raison, J. K. (eds.), Academic press, New York, s. 275-290
